Az egyes cellák modulokká vagy csomagokká való összekapcsolása az úgynevezett gyűjtősín hegesztéssel történik. Itt az áramot vezető sínt nevezzük gyűjtősínnek. A prizmatikus cellák, ill. cellamodulok azonos anyagokkal (Al/Al vagy Cu/Cu), de vegyes kapcsolatokkal (pl. Al/Cu) is összekapcsolhatók. Közben fontos, hogy a csatlakozások mechanikusan fixek legyenek, mivel a járműben vibrációknak és hőnek vannak kitéve. Egyidejűleg az elektromos csatlakozást a legalacsonyabb ellenállással kell tartósan biztosítani. Ezenkívül a hegesztési folyamat alatt a lehető legkevesebb fröccsenés keletkezhet. A reprodukálhatóság, a minimális hőbevitel, valamint a meghatározott beolvadási mélység is fontos szerepet játszik.
A kihívás: nagy teljesítményű lítium-ion akkumulátorok gazdaságos, valamint folyamatbiztos gyártása az elektromobilitáshoz
Elektromos autók gyártásához ma majdnem kizárólag lítium-ion akkumulátorokat használnak. Az olyan alternatív összetételek, mint a szilárd anyag akkumulátorok vagy más vegyi komponensek eddig még nem érték el a szükséges ipari érettséget.
A lítium-ion akkumulátorok gyártása nagyon körülményes és érzékeny folyamat, amely magas anyag- és energiaköltségekkel jár. Ezért a gyártási folyamatnak nagyon hatékonyan magas darabszámokkal és a legkevesebb selejttel kell történnie. Az akkumulátor ágazat legfőbb célja a nagyfokú gravimetrikus energiasűrűség (Wh/kg), és így nagy Milage (hatótávolság) elérése, amely közvetlenül az elektromos autók hatótávolságában látszódik. Ezenfelül olyan akkumulátorcellákat kell fejleszteni és gyártani, amelyek megfelelnek az autóipar magas követelményeinek a biztonság, teljesítmény és élettartam tekintetében. A lézer szerszámként a folyamatbiztonság, precízió és teljesítőképesség tekintetében verhetetlen előnyöket kínál.
Különböző cellatípusok, azonos alkalmazások
Az elektromobilitásban három lítium-ion akkumulátor típus, ill. formátum használatos. Minden típus működési elve lényegében azonos. A fő különbségek a felépítésben, a követelményekben és a használt anyagokban vannak.
Hol használják a lézert az akkumulátorcellák gyártásánál?
Kiválasztott kulcsfontosságú alkalmazások a folyamatláncon belül a prizmatikus cella példáján keresztül
Gyűjtősínek hegesztése
Akkumulátor fóliák vágása
Az akkumulátor fóliák vágásánál két alkalmazási terület van. Egyrészt a „slitting“; a folyamatos hosszanti vágás, ill. a Motherhcoils részei (egy- vagy kétoldalon bevont elektróda fólia). Ezt több Subcoils-ra (részre) vágják. A lézer közben fix pozícióban van; a fólia tekercsről tekercsre folyamatosan áthalad a lézersugáron.
A második alkalmazási terület a rétegelt elektróda fólia kontúr vágása. Közben a Coil elektródákat (anódok/katódok) a szükséges formára és darabszámra vágják. A szkenneroptikával és a mozgó tengelyekkel vagy további lézerekkel kombinálva a szkennelési mező növeléséhez a lézer az elektróda fóliát a kívánt formára vágja. A sebesség kontúr vágásnál több mint 1 m/s. A fóliavastagság (fólia és kétoldali bevonat aktív anyaggal) 100 és 250 µm között mozog. Mindkét alkalmazásnál a TRUMPF lézerek megfelelnek az akkumulátorgyártók magas követelményeinek a vágási sebesség, hőhatásövezet, sorjaképződés, valamint a szemcseméret és fröcskölés szempontjából.
Akkumulátorfóliák szárítása
A rétegelés után az elektródfóliákon lévő aktív anyagot meg kell szárítani. Ezt a lépést átvehetik az ipari VCSEL fűtőrendszerek, mivel a VCSEL tömb alapon működő sugárforrások nagy felületeket képesek irányított hullámhossz-szelektív infravörös sugárzással felmelegíteni. A szárítási út csökkentésével a szárítókemencék helyigénye jelentősen csökken, valamint ezzel a megoldással a folyamat gyorsabban elvégezhető, amivel költséget és energiát takarít meg.
Akkumulátor fóliák hegesztése
Az elektróda fóliák nagyon vékony réz- és alumínium fóliák (6-14 µm vastag), amelyek vivőfóliaként szolgálnak az aktív anyaghoz anódként és katódként. A fóliákat rakásként vagy tekercsként a mindenkori érintkező felületen (30-60 réteg) egy-egy anódhoz vagy katódhoz hegesztik. A lézereinkkel az egyoldali hozzáférés a munkadarabhoz biztosított. A több mint 60 fóliából álló rakást így megbízhatóan és a minimális fröcsköléssel lehet hegeszteni.
Can-Cap hegesztése
A TRUMPF lézerek az elektróda csomaggal felszerelt, prizmatikus akkumulátor burkolatot (Can) lezárják a készülék fedelével (Cap) 1,0-1,8 mm média-tömören, amely rendszerint egy mélyhúzott akkumulátor burkolatból (0,6 - 0,8 mm falvastagság) áll – pórusok, repedések vagy nemkívánatos varrat domborulat nélkül. A State-of-the-art a hegesztési folyamat tengelyvezérelt fix optikával 10-12 m/perces hegesztési sebességgel. A TRUMPF BrightLineWeld technológia kevés fröccsenéssel járó hegesztésről és a legnagyobb folyamatbiztonságról gondoskodik. A PFO szkenneroptikával és érzékelőkkel kapcsolatban rendkívül dinamikus megoldás lehetséges több mint 25 m/perces hegesztési sebességgel.
Modulhousing
Az akkumulátormodulok több összekapcsolt akkumulátorcellából egy teljesítményegységhez egy modul burkolatban. A modul burkolat az alkalmazott cella formátum szerint más funkciót tölt be. Itt rendszerint alumíniumötvözeteket és részben nemesacélokat használnak, amelyek közepes és erős szakítószilárdsággal rendelkeznek. A Highpower IR lézereink ezeket repedés- és torzulásmentesen a legnagyobb szilárdsággal hegesztik.
Tisztítás és struktúrálás lézerrel
Az akkumulátorcelláknál, ill. -moduloknál számos alkalmazás létezik a lézerrel való tisztításhoz és struktúráláshoz. Ez az elektródák szintjén kezdődik, ahol az aktív anyag részben eltávolításra és struktúrálásra kerül, és az akkumulátorok cella- vagy modul burkolatánál ér véget, ahol a felületek a jobb tapadásért érdesítésre kerülnek, vagy a szigetelőlakk, a savfoltok és oxidrétegek eltávolításra kerülnek. Itt a rövid és ultrarövid impulzusú lézereink teljes teljesítmény-portfólióját használják.
Alkatrészek lézeres feliratozása
A TRUMPF jelölőlézerek az érzékeny akkumulátorcellákat és a burkolatukat precízen és teljesen érintésmentesen feliratozzák. Így például a fekete jelöléssel (Black Marking) minden komponens nagy kontraszttal és jól olvashatóan a legnagyobb korrózióállósággal feliratozható. Ezen hosszú élettartam az alapvetően megkövetelt visszakövethetőségnek és az alkatrészek dokumentációjának előfeltétele is.
További hegesztési alkalmazások az akkumulátorcellában
- Soft connector hegesztése
- Seal pin hegesztése
- Burst plate hegesztése
- Terminál hegesztése
- Pouch cellák fül hegesztése
- CanCaps pre-welding (összefűzés)
- Töltöttségi állapot érzékelők hegesztése
- Cu-Al csatlakozások hegesztése
E-Mobility Consulting – ragadjuk meg közösen az e-mobilitást
Szeretné tudni, hogyan tudjuk optimálisan támogatni az Ön gyártását az elektromobilitás felé vezető úton? Ön az OEM, TIER technológiai beszállítójaként, cellagyártóként és integrátorként szerzett átfogó tudásunkból profitál. Ezenfelül számos nyilvános és magán kutatási kezdeményezés partnerei vagyunk, amelyekkel közösen új technológiai megoldásokat fejlesztünk ki az akkumulátorgyártáshoz.
A TRUMPF az Ön partnereként
Zöld hullámhosszú lézer Cu anyagok hegesztéséhez, sugárformázás (BrightLine Weld) alumínium és réz fröccsenés- és pórusmentes hegesztéséhez vagy speciális érintkezők minőségbiztosításhoz és folyamatfelügyelethez – a TRUMPF számtalan innovatív gyártási megoldást kínál az akkumulátorcellák gyártásához. Közben Ön a technológiai csomagjainkból profitál, amely a sugárforrások, optikák, érzékelők és alkalmazás tudás nagy választékát tartalmazza.
Termékportfólió az akkumulátorgyártáshoz
A TRUMPF BrighLine Weld technológia a kulcs a Busbars, Softconnector-ok, Can-Cap-ok vagy Modulhousing-ok Highpower IR lézerekkel való minimális fröccsenéssel járó lézerhegesztéséhez. Ezenfelül a TruDisk lézereink zöld hullámhosszal olyan fokozottan tükröződő anyagokhoz alkalmas mint pl. a réz – 2 kW cw vagy impulzus 400 W közepes teljesítményig. Így meghatározott és állandó beolvadási mélységek realizálhatók, és ismételhető eljárásokról gondoskodnak. A hővezető hegesztésnél Ön ezenkívül a munkadarabba való minimális hőbevitelből profitál. Az érzékelőinket (VisionLine, OCT és beolvadási mélységellenőrzés) speciálisan az automatizált és rendkívül produktív gyártáshoz fejlesztettük ki. Így Ön mindig teljes körű dokumentációban és visszakövethetőségben bízhat.
Produktív és nagy teljesítményű rendszerek az ügyfeleinknek
A TruDisk lézerünk dizájnja lézerenként több lézerkimenettel a lézer optimális kihasználtságát teszi lehetővé az időmegosztásban és redundáns üzemmódban. Ezenkívül Ön a lézerteljesítmény-szabályozásunkkal a munkadarabon mindig állandó lézerteljesítményből profitál.
A TRUMPF garantáltan innovatív
Az Ön alkalmazás tanácsadójának és az új gyártási lehetőségek biztosítójának tekintjük magunkat. Közben Ön a megalapozott ágazati tudásunkból és a lézer-úttörőként szerzett több évtizedes tapasztalatunkból profitál.
Globálisan felállított, helyileg cselekvőképes
Profitáljon a szakértőink tanácsadásából és a világszerte működő szervizhálózatunkból. Attól függetlenül hogy Önnek szervizre vagy alkalmazásfejlesztésre van szüksége – ott segítünk, ahol Ön van. A TRUMPF szerviz szakértői és az algoritmusai például Condition Monitoring esetén ellenőrzik az Ön lézereit a várható karbantartás szempontjából speciálisan az érzékeny és nagy gyártósorokhoz.
A TRUMPF Laser Application Center Ditzingenben
Sok eset, egy kifizetődő látogatás
Több mint 4 000 m²-rel a TRUMPF lézeralkalmazás központ Ditzingenben világszerte az egyik legnagyobb lézeralkalmazás központ. Az alkalmazásmérnökeink és az ágazatszakértőink segítenek Önnek az alkalmazás fejlesztésében és optimalizálásában az Ön konkrét alkatrésze alapján – a sokrétű lézermegmunkáló rendszereink átfogó portfóliójával.
Kapcsolat